智能无座圈蹲式坐便器及其控制方法与流程

本发明涉及一种智能无座圈蹲式坐便器及其控制方法，属于卫生洁具技术领域。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，智能马桶也逐渐地融入到了人们的日常生活中，智能马桶相比较于普通马桶所具有的优越性也为大家所熟知。

但是，目前市场上的智能马桶，全部是以坐便器的形式出现的，蹲便器形式的智能马桶还没有一例。

技术实现要素：

针对以上不足，本发明的目的是提供一种智能无座圈蹲式坐便器及其控制方法。

本发明是通过以下技术方案实施的：智能无座圈蹲式坐便器，包括操作按键、主控箱和蹲便器本体，其中主控箱内设有控制电路和活动杆，活动杆向下倾斜放置并伸向蹲便器本体的上方空间，所述活动杆为一个空腔状管体，其前端设有出风口和出水口，其后端接有进水管路和进气管路，在进水管路和进气管路上分别设有加热装置；所述活动杆与驱动装置连接以实现在一个方向上的往复运动；所述主控箱内设有控制电路，控制电路分别与操作按键、驱动装置以及进水管路和进气管路上设有的加热装置电气连接。

优选地，所述主控箱的外表面安装有红外线人体探测模块，红外线人体探测模块与主控箱内设有的控制电路电气连接。

优选地，所述主控箱的外表面安装有超声波测距模块，超声波测距模块与主控箱内设有的控制电路电气连接。

优选地，在进水管路和进气管路上分别设有加压装置。

优选地，在活动杆的附近增设有起到自洁作用的冲刷喷头，冲刷喷头分别经气体输送管道和水体输送管道对应与进水管路和进气管路连通，在气体输送管道和水体输送管道上分别设有控制阀，控制阀均与主控箱内的控制电路电气连接。

优选地，所述蹲便器本体上标记有限位标志，该限位标志用于与人体脚部接触。

优选地，所述进气管路与气源泵连接，气源泵与主控箱内的控制电路电气连接。

智能无座圈蹲式坐便器的控制方法，控制方法如下：

(1)系统初始化；

(2)红外线人体探测模块工作，判断是否有人如厕，如果是，则超声波测距模块开始工作，并开始判断人和坐便器的距离是否在有效范围内，如果是，则活动杆开始自清洁工作并等待如厕者的操作指令，如果否，则语音提示如厕者；

(3)如厕者如厕完成后，通过操控操作按键完成冲洗和烘干；

(4)完成冲洗和烘干后，活动杆再一次开始自清洁工作；

(5)马桶启动冲厕工作。

优选地，操作按键采用四种操作控制方式，分别为，嵌入式操作方式、遥控式操作方式、投影式操作方式和用户手机端操作方式。

本发明的技术效果：本发明的产品，由于没有了座圈，因此杜绝了皮肤间的交叉感染，可以让不同的使用者放心的使用，解除心里顾虑；其次，本发明的产品是一个真正意义上的全自动产品，使用者从入厕使用到离厕，期间除了保留原有的冲洗、烘干等各种应有功能，连厕所的冲刷也一并自动完成；其三为多种操作方式并存，充分照顾到不同消费者的使用习惯。

因此，本发明的产品，一定是一个好产品，也一定是一个为使用者所接受的产品。

附图说明

图1为本发明智能无座圈蹲式坐便器的整体结构示意图。

图2为本发明主控箱的功能框图。

图3为本发明具体电路总框图。

图4为水路控制部分示意图。

图5为气路控制部分示意图。

图6为活动杆伸缩部分示意图。

图7为活动杆自洁部分示意图。

图8为混合气泵工作示意图。

图9为红外线人体探测部分示意图。

图10为距离测量部分示意图。

图11为功能语言提示部分示意图。

图12为嵌入式操作方式示意图；

图13为遥控式操作方式示意图；

图14为投影式操作方式示意图；

图15为用户手机端操作方式示意图；

图16为自动冲厕部分示意图；

图17为本发明控制方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的智能无座圈蹲式坐便器主要由以下三部分组成，分别为操作键盘1、主控箱2和蹲便器本体3。活动杆4是主控箱2里的一个可伸缩的一个组件，用以输送冲洗用水和烘干用的气体。

操作键盘1是使用者要求完成各种控制功能的指令发出部件，在操作时，由使用者手动控制上面的按键来工作。

主控箱2是整个系统的核心，各种功能的实现，均由主控箱内的各功能部件来完成。

主控箱2可实现7种功能：来人探测、冲洗烘干、冲洗前的距离测量、活动杆自洁、自动冲厕、语言提示和键盘操作，如图2所示。

来人探测是以红外线识别技术为基础，设计的一个判断有没有使用者前来的模块，以便确定整个系统是处于等待状态或者是进入工作状态。

冲洗前距离测量，是测量使用者的身体到主控箱之间的距离，测量得到的这个距离值，用以判断使用者要冲洗的部位，是不是在活动杆伸出的范围内，以便为准确的冲洗做准备。

冲洗烘干是由冲洗部分、烘干部分以及运动伸缩部分组成，由这三个部分构成了仪器的核心功能。

水和空气分别由各自的加热和加压装置，进行加热和适当的压力调整，用管路送到活动杆，再由活动杆伸缩部分的固定喷出口喷出，从而为使用者进行冲洗和冲洗后残留的水分烘干。

活动杆自洁，包括使用前自洁和使用后自洁两个部分。使用前用水冲洗活动杆的外表面；使用后先用水冲洗活动杆的外表面，然后用气体对其外表面和里面的输水管路同时用气体进行吹干，以防止细菌滋生，预备下一次使用。

语言提示功能：为了进一步完善仪器的某些功能，而辅加的一个功能模块。在一些功能进行动作的同时，辅助以语言提示，这个功能可以使仪器的整体运营环境得到进一步改善。

键盘操作是使用者和本发明产品人机对话的一个窗口，是使用者想要表达的功能指令发出的一个地方，键盘操作共有4种表现形式：

自动冲厕，当使用者离开时，本发明的产品，就可以准确的做出判断，并用加了压的气体，混在水里，从而产生一个强大的冲刷力，进行冲刷。

蹲便器本体3是人体站立或处于蹲位时，脚部接触的地方，同时，也是污物排出室外的一个部件。其上标有人的脚部和这个部件接触时，一个限位标志，以便当使用者在进行冲洗和烘干时，待冲洗和烘干的部位，在活动杆进行伸缩时的工作范围内。

本发明具体电路总框图如图3所示。

电路系统采用模块化结构，由各功能模块独立完成所要承担的各个任务，然后分别与控制电路的单片机系统进行数据的互动，在各个功能模块的相互配合下，就可以完成使用者要求整个系统所要完成的任务。

图4为水路控制部分示意图。

由自来水作为冲洗用的水源，让其经过一个减压装置，使流出该装置的水压限定在一个要求的范围内波动。

调整后的水，随后就流入了温度调节部分，水在温度调节里的加热器的作用下，就会使水的温度有目的的起变化，从而达到使用者想要的温度。

如果使用者对输出的水在压力上有要求，那么这个加过温的水就会在压力调节部分里的水泵作用下，对经过水的压力，根据使用者的要求进行调节。

经过温度调节和压力调节的水，就会输送到活动杆部分，由活动杆的喷嘴处喷出，对使用者展开清洗工作。

图5为气路控制部分示意图。

气源泵是气体烘干的风源，而且通过调节气源泵的转速，还可以调节气源出风量的大小。

调节后的风源，再经过气体加热部分，通过控制其中加热器件的输出功率，从而使气体加热部分出来的风，达到使用者的温度要求。

最后让达到要求的风，通过活动杆上的出风口，去烘干冲洗后在使用者身体上留下的水分。

图6为活动杆伸缩部分示意图。

具有伸缩性质的活动杆，在专门为其设计的驱动装置的作用下，可以在一个方向上做往复运动，以带动装在活动杆里面水和气体的管路，在其表面上各自的出口处喷出。

图7为活动杆自洁部分示意图。

处于卫生方面的考虑，在使用者每次使用这个系统前和使用后，由活动杆自洁部分对这个活动杆分别进行一次清洁，以确保安全使用。

由特定的管路和控制阀，在单片机的控制下，可以用水对活动杆的外表面进行水的冲刷，冲刷完成后，再用气体对活动杆的外表面和里面的管路进行吹干，以防止长时间不用细菌生长。

图8为混合气泵工作示意图。

为了加大在冲洗时的冲刷力，给使用者一个更好的冲洗效果，在水到活动杆之间的管路上，并入了一个混合气泵，由原来活动杆出口处完全是水的喷出变为了水和气体的混合物喷出，混合气泵的启动和停止，以及转速的大小完全由控制电路来控制。

图9为红外线人体探测部分示意图。

利用红外传感器感应入厕人的到来，由电路产生电脉冲信号，经放大器放大后，输入到单片机mcu的输入口中。

如果判断无人来，系统就会处于一种待机状态；如果有人来，则系统就会进入工作状态。另外，这种智能判断还会和距离测量部分相互配合工作，以判断如厕的人是否真的离开，以便为自动冲厕功能做好准备。

图10为距离测量部分示意图。

现有的智能马桶，其坐便方式，一方面提供了一种舒适的使用环境，另一方面起到了一种定位作用。当使用者坐上去以后，要冲洗的部位，基本上是在活动杆的运动范围内。而本发明的蹲便式智能马桶，没有了座圈的限制，则需要确定使用者在不在这个活动杆的运动范围内，因此增加了一个距离测量部分。

距离测量部分采用超声波测距原理，由单片机控制超声波发送部分工作，发射出超声波；这个波被前面的使用者遮挡后返回，又被超声波接收部分接收，然后这个信号送人单片机，由单片机的软件运算后，得出距离值，就可以确定使用者所处的位置。

这个测量的距离值第二个作用是和红外线传感器配合使用，可以判断出使用者何时离厕，为自动冲厕功能做好前期准备。

图11为功能语言提示部分示意图。

为了给使用者提供一个更好的使用环境，本发明增加了功能语言提示部分。在使用过程中的关键点，以及和各个功能相关的信息，以语言的形式提示并播出。

语言信息事先录制在语言芯片里，在单片机的控制下，可以实时取出需要播放的语言，在语言功放电路的作用下，在扬声器中播放。

键盘操作模块：为了让操作者更好的操作本发明所设计的产品，针对不同的操作者设计了4种控制方式，以供使用者在购买本发明的产品时选择。

本发明的4种操作控制方式分别为：嵌入式操作方式；遥控式操作方式；投影式操作方式和用户手机端操作方式。

嵌入式操作方式是把功能操作键盘附着在本发明的产品上，键盘和产品融为一体，示意框图如图12所示。

功能操作键盘的连线，直接和装有单片机的线路板相连，由使用者按下想要操作的按键后，由单片机做出判断这个按键的功能，然后再由单片机去控制相关的执行单元。

遥控式操作方式示意图，如图13所示。

遥控式由发射和接收两部分组成。当使用者按下遥控器面板上的按键后，这个按键的指令就会被其上的发射模块发射出去。同时，这个发射出去的指令会被接收模块接收到，收到的这个指令，然后送人单片机，就可以做进一步的处理。

投影式操作方式示意图，如图14所示。

由单片机控制投影设备，让投影设备投射出带有功能按键的图像，照射在一个物体上，而接收设备时刻在监测这个投射出来的图像，当使用者的手按在这个投影出来图像的某一部位时，接收设备就能把这个图像传送给单片机，由单片机判断出使用者所按位置的功能，再由单片机做出相关反应。

用户手机端操作方式示意图，如图15所示。

使用者在使用本发明的产品前，可在本厂的网站或扫描设备上的二维码；用手机下载一个软件，或者使用微信小程序，就可以在自己的手机屏上，直接进行功能操作。操作的指令，可以通过手机的蓝牙或wifi和产品的蓝牙或wifi进行数据互通，由本产品的单片机去完成手机端布置的各种工作。

自动冲厕部分示意图，如图16所示。

用红外探测传感器和超声波测距两项技术，就可以判断出使用者离厕的情况，如条件符合，会及时启动冲厕功能。

启动时，控制自来水的电磁阀和加压气泵同时得电，形成的水汽混合物就会产生很强的冲刷能力，用这个混合物就可以执行冲刷任务。

智能无座圈蹲式坐便器的控制方法，控制方法流程图如图17所示，具体控制方法如下：

(1)系统初始化；

(2)红外线人体探测模块工作，判断是否有人如厕，如果是，则超声波测距模块开始工作，并开始判断人和坐便器的距离是否在有效范围内，如果是，则活动杆开始自清洁工作并等待如厕者的操作指令，如果否，则语音提示如厕者；

(3)如厕者如厕完成后，通过操控操作按键完成冲洗和烘干；

(4)完成冲洗和烘干后，活动杆再一次开始自清洁工作；

(5)马桶启动冲厕工作。